Расчеты эл

Практические упрощённые расчеты в электроснабжении.
В практической работе электриков необходимо уметь проводить
расчёты. Здесь приведём некоторые способы выполнения таких задач устно.
Приведём пример необходимости выполнения таких расчётов.
Задача. Необходимо подобрать кабель, пускатель для подключения
электродвигателя. Выбрать автомат или предохранитель.
Такого рода задачи встречаются в работе практического электрика. Для
решения этой задачи необходимо найти ток потребляемый двигателем. Если
двигатель у нас трёхфазный асинхронный с короткозамкнутым ротором, а
это самый распространённый тип двигателей, то ток будет определён через
выражение
I
P
3U cos 
Для упрощения расчёта определим диапазон изменений тока для
разных напряжений и изменения коэффициент мощности. Обычно
изменяется этот коэффициент в зависимости от нагрузки от 0,6 до 0,9.
Составим таблицу
Напряжение Пределы изменений Упрощенная формула
Вычисления тока.
36
26 – 18
I = 20Р
127
7–5
I = 6Р
220
4- 3
I = 3Р
380
2,5 – 1,7
I = 2Р
660
1,5 – 0,9
I=Р
1140
0,8 – 0,6
I = 0,7 Р
6000
0,16 – 0,1
I = 0,1Р = P/10
Здесь напряжение задано в Вольтах, мощность (Р) в киловаттах. Для
определения тока необходимо мощность, выраженную в киловаттах,
умножить на принятый коэффициент.
Например. Двигатель мощностью 10 кВт на напряжение 380 В – ток
будет примерно 20 А. Этот же двигатель на 660 В – ток 10А. Для 6000 – 1А.
Зная примерное значение тока можно выбрать пускатель и/или автомат.
Выбор кабеля начинают с выбора по нагреву. Для этого нужно взять
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) и по таблицам длительно
допустимых токов для данного типа кабелей выбрать сечение жил вашего
кабеля. Анализируя эти таблицы можно заметить, что плотность тока
(величина тока на квадратный миллиметр сечения) изменяется от 12 до 3
А/мм2 для кабелей с медными жилами. Для алюминиевых жил плотность тока
будет примерно вдвое меньше. При этом уменьшение плотности происходит
при увеличении сечения жилы. Приняв среднее значение плотности можно
определить сечение жилы. Например. Для двигателя 10 кВт на напряжение
380 В при токе 20 А Нужен кабель КГ3х4. (20/5). Те есть мы приняли
плотность тока 5 А/мм2. Если будем принимать кабель с алюминиевыми
жилами, то лучше принять кабель вдвое большего сечения. Например, АВВГ
3х10.
Далее требуется определить потери напряжения. В практической
работе рядовых электриков редко приходиться подключать линии более 20
метров. В этом случае потери будут не большими. После запуска желательно
проверить величину потерь. Для этого необходимо замерить величину
напряжения на пускателе до запуска и на зажимах двигателя после его
разгона. Если разница в показаниях будет более 5%, то придётся менять
кабель на большее сечение.
Большое значение имеет знание величины тока короткого замыкания.
Это значение можно определить расчётным путём или измерением. В любом
случае величина минимально возможного тока короткого замыкания должна
быть на схеме электроснабжения и электрик должен знать её. Можно
приблизительно определить величину тока короткого замыкания. Для этого
необходимо замерить установившийся ток. Исходя из этих величин, можно
определить ток возможного короткого замыкания.
I (3) кз 
U I
U
Где I кз – трёхфазный ток короткого замыкания.
U – напряжение замеренное до запуска двигателя
U - разность напряжений до включения двигателя и после
включения на зажимах двигателя.
В сетях с изолированной нейтралью полученное значение нужно
умножить 0,87 для получения минимально возможного тока короткого
замыкания (двухфазного). Эта величина необходима для правильного выбора
уставок автоматов и/или номиналов плавких вставок предохранителей.
Очевидно, что если выбранный по номинальному току автомат будет иметь
уставку максимального расцепитель больше полученной величины
двухфазного тока короткого замыкания, то он (автомат) не отключится. Это
приведёт к пожару. Для плавких вставок нужно номинальный ток вставки
умножить на 4 и полученная величина также не должна превысить ток к.з.
В сетях с заземлённой нейтралью ток однофазного к.з можно
приближённо оценить умножив полученное значение на 0,67.
Вставки и уставки нужно выбирать исходя из того, что они не должны
срабатывать при нормальных режимах работы. Для этого нужно определить
пусковые токи. Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
пусковой ток превышает номинальный в 5 – 7 раз. Это нижний предел
уставки. Верхний предел не должен превышать минимальной величины
токов короткого замыкания. Для изолированной нейтрали – двухфазного, а
для заземлённой – однофазного.
Пример. Для двигателя 10 кВт – номинальный ток 20 А при
напряжении 380 В. Следовательно, пусковой ток 100 – 140 А. Выбираем
автомат. Например, АП50 с номинальным током теплового расцепителя 25 А.
Уставка максимального расцепителя будет 275 А (11-кратная от теплового
реле). Если минимально возможный ток короткого замыкания выше этой
(3)
величины (275А), то данный автомат нас вполне устраивает. Если ток к.з.
меньше, то нужно стремиться увеличить его величину. Этого можно достичь,
заменив кабель, кабелем с большим сечением жил.
Выбор плавких вставок. Если ток не превышает номинальный ток
вставки, то вставка не будет перегорать. Если ток будет вдвое выше
номинала вставки, то вставка перегорит примерно за 10 минут. Если же ток
будет превышать в 4 раза от номинала вставки, тогда она перегорит за время
менее 0,2 секунды. По ПУЭ рекомендуется для выбора номинала вставки
пусковой ток делить на 2.5, что не очень удобно. Для удобства расчётов
формулу преобразуем
I в  0,4 I пуск
Или
I в  2,5I ном
Пример.
Для двигателя 10 кВт. Пусковой ток – 140 А. Iв = 0,4*140 = 56 А. Так
как вставки выпускают на стандартные токи, то принимаем вставку на 60 А.
проверим на чувствительность к т.к.з. 60*4 = 240А. Ток к.з. должен быть не
менее 240 А.
При подключении не асинхронных двигателей с короткозамкнутым
ротором следует исходить из возможных пусковых токов для этих объектов.
Так, например, подключение освещения. Подключение ламп может
осуществляться к однофазной сети. Составим подобную таблицу для
однофазной сети
Напряжение Упрощенная формула
Вычисления тока.
36
I = 27Р
127
I = 8Р
220
I = 5Р
380
I = 3Р
Если здесь подставлять значение мощности в Ваттах, то значение тока
будет получаться в миллиамперах.
Пример. Подключено 10 ламп ЛБ40. Ток будет на напряжение 220 В
5*10*40 = 2000 мА = 2 А. На напряжение 127 В 8*10*40 = 3200 мА = 3,2 А.
Выбор проводки здесь не представляет труда, выбирают по допустимой
механической прочности. Выбор уставки автомата. Для ламп пусковой ток
примерно составляет трёхкратный от установившегося тока. В данном
случае. Для напряжения 220 В – более 6 А, а для 127 В – 10 А. Плавкую
вставку выбирают по расчетному току. В данном случае 220 – 2 А, 127 – 4 А.
Автор надеяться что данная работа будет принесёт пользу
практическим электрикам.
С. И. Леонтьев
строительного техникума.
инженер-электрик,
преподаватель
Коркинского
горно-